로봇이 다양한 시장에서 여러 분야에 걸쳐 활용되면서 로봇 공학의 혁신이 가속화되고 있다.

일반적으로 로봇 시스템은 산업용 로봇, 협동 로봇(코봇), 서비스 로봇, 무인 운반차(AGV)의 4가지 범주로 분류할 수 있으며, 이는 활동 분야, 기능, 시장 요구에 따라 하위 범주로 더 세분화할 수 있다.

서비스 로봇은 더 나은 일상을 제공하는 것을 목표로 하며 고객 접대, 농업, 임상 및 여러 다양한 산업 분야에서 유용성을 입증할 수 있다.

서비스 로봇은 연구, 혁신 및 배치 분야에서 빠르게 성장하고 있으며, 분명 미래 세계의 성장 동력이다.

서비스 로봇은 주변 환경에 훨씬 더 정교한 센서 인터페이스를 갖는다.

따라서 서비스 로봇 시스템 개발자에게 필수적인 설계 요구사항은 견고하고 신뢰할 수 있는 무선 커넥티비티를 추가하는 것이다.

이러한 종류의 커넥티비티는 무엇보다 클라우드 대시보드에서 시간에 따라 추적되는 환경 센서 데이터 및 모바일에 전송되는 경고를 포함하여 여러 다양한 기능을 가능하게 한다.

로봇 시스템을 개발하는 것은 - 뒷마당을 가꾸는 지능형 잔디깎는 기계이든, 집안을 청소하는 진공 청소기든, 또는 전기차 부품을 만드는 산업용 로봇이든 - 설계와 생산에 들어가기가 매우 복잡하다.

무선 기술을 구현하는 일 자체도 쉽지 않은 작업으로, RF 설계와 인증, 복잡한 네트워킹 소프트웨어 및 호스트 프로세서와의 통신에 복잡성이 추가된다.

인피니언은 개발자가 직면하는 설계 과제를 깊이 이해하고 높은 수준의 표준과 업계 전문지식으로 로봇 시스템 개발자가 제품 차별화에 집중할 수 있도록 커넥티비티 솔루션을 제공한다.

■ 제어 및 모니터링을 위한 커넥티비티

WiFi는 고정되지 않은 전자 장치(로봇 등)를 인터넷에 연결하는 가장 일반적이고 널리 사용되는 방법이다.

수십억 개의 WiFi 노드가 설치되어 전 세계 거의 모든 사람들이 사용하고 있다.

WiFi는 지금까지 역사상 가장 널리 보급된 커넥티비티 토폴로지이며 로봇을 ‘외부 세계’에 연결하는 데 이상적이다.

WiFi는 이러한 고유한 특성으로 제어와 모니터링에 자연스러운 선택이다.

WiFi + Bluetoothⓡ 콤보 커넥티비티 솔루션은 간단한 상태 텔레메트리 데이터 전송뿐 아니라 Bluetoothⓡ 저전력(LE) 무선 커넥티비티를 통해 로봇 시스템을 모바일 앱과 프로비저닝할 수 있어 점점 더 많은 인기를 얻고 있다.

이제 하드웨어와 소프트웨어 측면에서 커넥티비티를 가능하게 하는 사용 가능한 주요 기술을 살펴보기로 한다.

■ 실리콘 커넥티비티 솔루션

인피니언의 AIROC™ WiFi 및 콤보 포트폴리오는 설계자가 고유 제품을 시장에 신속하게 출시할 수 있는 안전하고 견고한 솔루션의 광범위한 제품군을 포함한다.

솔루션은 IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax Wi-Fi 및 Bluetoothⓡ 5.2를 단일 칩 솔루션에 통합하여 소형 폼팩터 IoT 설계가 가능하다.

콤보, 독립형 WiFi, 그리고 임베디드 MCU 및 온칩 네트워킹 기능이 있는 WiFi SoC는 1x1 SISO 및 2x2 MIMO 구성으로 제공된다.

WiFi 및 콤보 솔루션은 완벽한 WiFi + Bluetoothⓡ/Bluetoothⓡ 저전력(BLE) 시스템을 구현하기 위해 애플리케이션 프로세서에 RTOS 및 리눅스 실행을 위한 인피니언 및 기타 업체의 유연한 외부, 저전력 및 보안 PSoC™ 6 MCU와 결합할 수 있다.

AIROC™ WiFi SoC에는 고객이 클라우드 연결 애플리케이션을 손쉽게 생성하는 데 필요한 온칩 MCU, 메모리 및 네트워킹 프로토콜이 포함되어 있다.

경제적인 WiFi 4 CYW43439에서부터 고성능 WiFi 5 CYW4373, 새로운 첨단 WiFi 6 CYW55573에 이르기까지 다양한 가격대 성능비의 광범위한 솔루션이 있다.

이러한 폭넓은 범위의 호환 가능한 솔루션은 모든 로봇 설계의 요구사항과 꼭 들어맞는다.


 


■ 소프트웨어 지원

WiFi 디바이스는 필요한 구성의 일부일 뿐이다.

시스템 솔루션 공급업체로서 인피니언은 하드웨어 외에 Linuxⓡ/Android™ 및 RTOS(real-time operating system) 호스트에 모두 적용 가능한 완벽한 지원 소프트웨어를 제공하여 로봇 시스템에 손쉽게 매끄럽게 통합할 수 있다.

인피니언의 ModusToolbox™ 소프트웨어 및 툴은 WiFi SoC를 위한 코드 예제와 개발 지원을 제공하거나 인피니언의 보안 및 저전력 PSoC™ 6 MCU 및 XENSIV™ 센서를 IoT 애플리케이션에 추가할 수 있다.

인피니언은 또한 IoT 파트너의 글로벌 네트워크를 통해 Linuxⓡ 및 RTOS 기반 플랫폼을 기반으로 하는 즉시 생산 가능한, 전체 인증을 획득한 AIROC™ WiFi 및 콤보 모듈을 사용하여 고객을 지원한다.

인피니언은 설계자가 IoT를 시작하도록 도와주는 ModusToolbox™ 를 개발했다.

이 툴박스는 AIROC™ WiFi, AIROC™ Bluetoothⓡ, AIROC™ WiFi 및 콤보 디바이스를 사용하여 임베디드 감지 및 제어에서부터 무선 및 클라우드 연결 시스템에 이르기까지 다양한 애플리케이션에 걸쳐 인피니언 MCU를 신속하게 개발할 수 있는 사용하기 쉬운 소프트웨어 및 툴 모음이다.

ModusToolbox™ 는 탁월한 개발 경험, 향상된 생산성 및 풍부한 기능의 강력한 애플리케이션을 제공하는 ‘양대 최고’의 플랫폼이다.

이 밖에 보다 복잡한 CPU 기반 로봇 시스템의 경우 무선 Linuxⓡ 및 안드로이드 드라이버를 여러 AIROC™ WiFi 제품에 사용할 수 있다. 또한 리눅스 지원을 위한 활발한 개발자 커뮤니티도 이용할 수 있다.


 


■ RF 설계 모듈 제품

로봇 설계자가 직면하는 어려움의 하나는 RF 설계의 높은 복잡성으로, 요구에 맞춰 시행하려면 신중한 개발이 필요하다.

WiFi는 규제 기술이므로 모든 지역에서 사용하기 위해서는 FCC, CE 및 TELEC과 같은 규제 기관의 인증을 받아야 한다.

처음부터 완전한 RF 설계를 생성할 수 있는 경험과 전문지식 또는 시간을 가진 로봇 설계자는 거의 없다.

이러한 이유로 인피니언의 무선 모듈 파트너인 Murata Electronics와 같은 전문 전자제품 공급업체의 상용 무선 모듈은 WiFi를 로봇 설계에 빠르고 쉽게 통합할 수 있는 이상적인 솔루션을 제공한다.

인피니언의 AIROC™ 무선 커넥티비티에 기반한 Murata의 WiFi + Bluetooth 모듈은 최첨단 패키징 기술을 사용하여 매우 작은 크기를 구현해 필요한 풋프린트를 최소화한다.

금속 코팅 차폐 기술은 금속 캔 차폐의 필요성을 제거하는 동시에 비용과 크기를 최소화한다.

공간이 중요한 경우 WiFi/Bluetoothⓡ 기능이나 전력을 희생하지 않으면서 작은 크기를 유지할 수 있다.

이들 모듈은 로봇 시스템을 위한 RF 설계를 포괄하므로 고주파수 아날로그 설계의 번거로움을 피할 수 있다.

동시에 인증 받은 이 모듈은 이미 FCC/IC/CE/TELEC 시험을 거쳐 관리가 훨씬 더 쉽다.

또한 임베디드 MCU 모듈은 최소 공간으로 가장 간단한 솔루션을 제공한다.

온보드 안테나 또는 레퍼런스 안테나 설계도 제공된다.

이 밖에 설계자는 MPU를 위한 Linuxⓡ 솔루션, MCU를 위한 RTOS 솔루션 및 클라우드 파트너 솔루션을 이용할 수 있다.

견고한 RF 설계로 고객은 더 긴 거리에서 더 높은 데이터 속도를 계속 사용할 수 있다.

데이터 속도를 낮추면 통신 거리를 길게 할 수 있다.

인피니언의 솔루션은 높은 처리량 요구, 낮은 전류 소비 요구 및 시장 출시 요구를 충족하는 로봇 시스템을 위한 RF 설계를 생성하는 데 필수적인 툴을 제공한다.

모듈은 최고의 RF 성능을 발휘하도록 최적화되었다. 또한 Murata와 같은 인피니언의 무선 모듈 파트너 공급업체는 간소화된 설계 경험을 위해 안테나 설계 및 정합을 지원한다.


 


■ 결론

WiFi는 모든 종류와 복잡성을 갖는 로봇을 인터넷에 연결하는 데 이상적인 솔루션이다.

WiFi는 세계 어디서나 휴대용 장치에서 로봇을 안전하고 확실하게 제어하고 모니터링하는 데 많은 이점을 제공한다.

인피니언은 용이한 사용을 위한 써드파티 모듈뿐 아니라 반도체, 지원 소프트웨어 및 툴을 포함하여 다양한 선도적인 WiFi 솔루션을 제공한다.

로봇 설계자가 빠르고 간단하고 안전하게 배치할 수 있는 이보다 더 쉽거나 간단한 인터페이스 옵션은 없다.

인피니언의 커넥티비티를 위한 전체 시스템 솔루션 포트폴리오에 대한 자세한 내용은 당사 서비스 로봇 관련 웹페이지 및 무선 커넥티비티 관련 웹 페이지에서 확인할 수 있다.

※ 본 기술 기고는 인피니언 테크놀로지스의 제프 베어(Jeff Baer), 매튜 살만푸어(Matthew Salmanpour)가 작성했습니다.